Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Damit die Suche im World Wide Web schneller und präziser wird

13.06.2012
Bayreuther Informatiker erhöhen die Effizienz der Abfragesprache SPARQL

Die meisten Internet-Nutzer erleben das World Wide Web als unerschöpfliche Fundgrube für Informationen und Unterhaltung. Was aber dabei nur wenigen bewusst ist: Hinter allen Texten, Bildern und Musikstücken steht ein hochkomplexes System von Dateiformaten, Programmen und Abfragesprachen.

Weltweit arbeiten Mathematiker und Informatiker daran, diese formalen Grundlagen im Interesse der Internet-Nutzer weiterzuentwickeln. Zu ihnen gehören auch Prof. Dr. Wim Martens, Professor für Theoretische Informatik an der Universität Bayreuth, und seine Doktorandin Dipl.-Inf. Katja Losemann. In der noch jungen Abfragesprache SPARQL haben sie Schwachstellen entdeckt, die den Umgang mit großen Datenmengen verlangsamen und die schnelle, zielgenaue Suche im Internet behindern.

Dem World Wide Web Consortium (W3C) haben sie bereits einen Vorschlag unterbreitet, wie dieses Problem beseitigt werden sollte. Eine Konferenz in Arizona/USA bot den Informatikern aus Bayreuth kürzlich die Gelegenheit, ihre Ideen zur Web-Optimie-rung der internationalen Fachwelt vorzustellen.

SPARQL ist seit 2008 eine vom W3C empfohlene Abfragesprache. Sie ermöglicht die Verarbeitung spezieller Daten, die das World Wide Web besser strukturieren: und zwar dadurch, dass sie Informationsquellen aller Art unter formalen Aspekten kenntlich machen. Dies geschieht mithilfe des Resource Description Framework (RDF), eines Regelwerks, das für die formale Beschreibung von Informationsquellen die einzuhaltenden Standards definiert. Es verhält sich wie mit den Büchern in einer großen Bibliothek. Diese werden viel leichter auffindbar, wenn Informationen über Autoren, Titel und Erscheinungsdatum sowie weitere Schlagworte auf standardisierte Weise in einer Kartei erfasst werden. In ähnlicher Weise – nur auf einem viel höheren Abstraktionsgrad – helfen die mithilfe des RDF erzeugten Daten, Informationsquellen im World Wide Web zugänglich zu machen. Um diese Daten verarbeiten zu können, wurde SPARQL entwickelt. Die neue Sprache kommt heute bei vielen Web-Recherchen zum Einsatz, ohne dass die Nutzer etwas davon bemerken.

Prof. Dr. Wim Martens und Katja Losemann haben nun herausgefunden, dass SPARQL in mancher Hinsicht kontraintuitiv ist. Die Sprache ist anders konstruiert, als mathematisch geschulte Anwender es erwarten würden. Zudem konnten sie nachweisen, dass SPARQL teilweise ineffizient arbeitet. Es dauert in einigen Fällen ungewöhnlich lange, um mittels einfacher, in SPARQL verfasster Programme eine geringe Anzahl von Bytes zu verarbeiten. Und sobald es um Datenmengen im Terabyte-Bereich geht, was bei großen Datenbanken durchaus üblich ist, entstehen sogar mit Hochleistungsrechnern extrem lange Wartezeiten von mehreren Jahren.

„Mit theoretischen Analysen und empirischen Tests ist uns der Beweis gelungen, dass diese Ineffizienz nicht durch eine falsche oder ungeschickte Programmierung zustande kommt“, erklärt Martens. „Die Ursache liegt vielmehr in der Abfragesprache SPARQL selbst, genauer gesagt: in einem Feature, das erst 2010 eingeführt wurde. Das W3C hat dieses Feature bisher nicht als Standard eingeführt. Und so bestand für uns die Chance, mit einem Optimierungsvorschlag noch rechtzeitig in die weitere Entwicklung einzugreifen.“ Die Zusammenarbeit mit Katja Losemann führte in kurzer Zeit zu einem Vorschlag, der die entdeckten Schwachstellen beseitigt. „Wir sind optimistisch, dass das W3C auf unsere Anregungen aufgeschlossen reagieren wird“, meint die Bayreuther Doktorandin. „Denn der normale Internet-Nutzer, der schnelle und präzise Antworten auf seine Suchanfragen erwartet, wird mit hoher Wahrscheinlichkeit davon profitieren – insbesondere dann, wenn SPARQL und die durch RDF definierten Standards sich im Web weiter durchsetzen.“

Ihren Optimierungsvorschlag haben die Bayreuther Informatiker mit Kollegen an der Universität von Chile und der Päpstlichen Katholischen Universität von Chile – beide in der Hauptstadt Santiago – abgestimmt. Dort hatten sich drei Forscher ebenfalls intensiv mit SPARQL befasst und waren dabei auf die gleichen Probleme gestoßen. „Dass zwei voneinander unabhängige Forschungsteams denselben Optimierungsvorschlag einbringen, wird die Erfolgsaussichten beim World Wide Web Consortium erhöhen“, glaubt Martens, der sich auch in seinen künftigen Forschungsarbeiten für Verbesserungen im World Wide Web engagieren will.

Veröffentlichung:
Katja Losemann, Wim Martens: The complexity of evaluating path expressions in SPARQL,
in: PODS '12 Proceedings of the 31st Symposium on Principles of Database Systems, Association for Computing Machinery (ACM), New York 2012, pp. 101-112

DOI (Link): 10.1145/2213556.2213573

Kontaktadresse:
Prof. Dr. Wim Martens
Theoretische Informatik
Universität Bayreuth
D-95540 Bayreuth
Tel.: +49 (0)921 55 7750
E-Mail: wim.martens@uni-bayreuth.de
Text und Redaktion:
Christian Wißler M.A.
Stabsstelle Presse, Marketing und Kommunikation Universität Bayreuth
D-95440 Bayreuth
Tel.: 0921 / 55-5356 / Fax: 0921 / 55-5325
E-Mail: mediendienst-forschung@uni-bayreuth.de

Christian Wißler | Universität Bayreuth
Weitere Informationen:
http://www.uni-bayreuth.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze
25.05.2018 | Universität Ulm

nachricht Diagnose per Computer: Gefährliche Krankheitserreger mithilfe maschinellen Lernens erkennen
23.05.2018 | Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics